第1章 第2节 第1课时 分层训练 能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修二同步课件（教科版·新教材）

分层训练 能力提升 1 D 基础对点练 题组1　静态平衡问题 1．一个测量磁感应强度大小B的实验装置如图所示。整个装置悬挂在弹簧测力计下，单匝线圈的下边处于一个待测匀强磁场中，边长L＝0.1 m，磁场方向与线圈平面垂直。当线圈接通2 A直流电时，此时弹簧测力计的示数为0.6 N。保持电流大小不变，改变电流方向，弹簧测力计的示数为0.8 N，则(　　) A．不通电时，弹簧测力计的示数为0.2 N B．改变电流方向后，线圈受到的安培力向上 C．线圈受到的安培力大小为0.2 N D．待测磁场的磁感应强度为0.5 T 4 5 6 7 1 2 3 分层训练 能力提升 解析：由题意，改变电流方向后，弹簧测力计的示数增大，说明线圈所受安培力方向变为竖直向下。设不通电时，弹簧测力计的示数为F，通电后线圈所受安培力的大小为FA，则有F＋FA＝0.8 N，F－FA＝0.6 N，解得F＝0.7 N，FA＝0.1 N，故A、C错误； 改变电流方向后，弹簧测力计的示数变大，即安培力向下，故B错误； 4 5 6 7 1 2 3 分层训练 能力提升 D 2．如图所示，水平桌面上放一条形磁铁，磁铁N极上方吊着的导线与磁铁垂直，导线中通入垂直于纸面向里的电流，则产生的情况是(　　) A．弹簧的弹力变小 B．弹簧可能被压缩 C．条形磁铁对桌面的压力变大 D．条形磁铁对桌面的摩擦力向左 解析：以导线为研究对象，导线所在位置的磁场方向斜向右上方，导线中电流方向垂直于纸面向里，由左手定则可知，导线所受安培力的方向斜向右下方，弹簧拉力变大，A、B错误； 由牛顿第三定律可得，条形磁铁受到斜向左上方的作用力，所以条形磁铁对桌面的压力减小，条形磁铁对桌面的摩擦力向左，C错误，D正确。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 AD 题组2　动态平衡问题 3．(多选)倾角为α的轨道上放有一根静止的金属杆ab。ab中通有恒定电流，导轨所在空间存在一个垂直于轨道平面向上的匀强磁场，ab杆静止，如图所示。现使磁场的磁感应强度大小B随时间逐渐增大，则在磁感应强度逐渐增大直到ab杆即将滑动的过程中，ab杆受到的静摩擦力可能的变化情况是(　　) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：导轨所在空间存在一个垂直于轨道平面向上的匀强磁场，ab杆静止，受力分析可知，ab受重力、支持力、摩擦力、安培力作用；若起初摩擦力向下，则有mg sin α＋f＝BIL，随着磁场的磁感应强度大小B随时间逐渐增大，f变大；若起初摩擦力向上，则有mg sin α＝BIL＋f，随着磁场的磁感应强度大小B随时间逐渐增大，f变小，直至为0后，反向增大，故A、D正确，B、C错误。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 B 题组3　安培力作用下平衡的应用 4．(2026·陕西西安市期中)某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与M、N共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大、反向的恒定电流后，则线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。某次测量时，当左托盘放入重物(且保持不变)后，控制线圈P中通入的电流可使P仍在原位置且天平平衡，则(　　) A．设计该天平是为了测量线圈P中的电流大小 B．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流 C．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流 D．要测量P处的磁感应强度，只需知道重物的重力和P中的电流 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：测量时，通过控制线圈P中通入的电流使P仍在原位置且天平平衡，因此P中的电流大小是变量，设计该天平不是为了测量线圈P中的电流大小，故A错误； 当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，则需要使线圈P受到竖直向下的安培力，由左手定则可知，若P处磁场方向沿半径向内，可在P中通入正向电流，若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流，故B正确，C错误； 由mg＝IlB可知，若要测量P处的磁感应强度，除需知道重物的重力和P中的电流外，还需知道线圈P的长度，故D错误。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 C 5．(2026·江苏无锡市期中)磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈，线圈有n匝，a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是(　　) A.图示左侧通电导线受到的安培力大小与匝数无关 B．a、b两点的磁感应强度相同 C．图示右侧通电导线受到的安培力方向向上 D．通过线圈的磁通量和匝数成正比 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 解析：根据安培力公式F＝nBIL，可知左侧通电导线受到的安培力大小与匝数成正比，故A错误； a、b两点处的磁场方向不同，所以a、b两点的磁感应强度不同，故B错误； 右侧导线电流方向垂直于纸面向内，磁场方向向左，根据左手定则，可知受到的安培力方向向上，故C正确； 根据Φ＝BS，其中S表示垂直于磁场方向的投影面积，可知通过线圈的磁通量与匝数无关，故D错误。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 6．(10分)(2026·广东肇庆市期中)如图所示，宽L＝0.5 m的平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角θ＝53°，导轨的一端与电动势为E(未知)、内阻r＝0.5 Ω的直流电源相连接，空间分布着磁感应强度B＝0.4 T、方向竖直向上的匀强磁场。一质量m＝1.5×10-2 kg的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，已知金属杆接入电路的有效电阻R＝1 Ω，导轨电阻不计，g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。 综合提升练 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (1)求金属杆受到的安培力大小F。(2分) 解析：对金属杆受力分析，根据共点力平衡条件可得安培力F＝mg tan θ＝0.2 N。 答案：0.2 N 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (2)求电源的电动势E。(4分) 答案：1.5 V 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (3)若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆在图示位置保持静止，求磁感应强度的最小值B1及其方向。(4分) 解析：当安培力沿斜面向上时，即磁感应强度的方向垂直于导轨平面向上时，安培力最小，磁感应强度最小，则B1IL＝mg sin θ 解得B1＝0.24 T。 答案：0.24 T　垂直于导轨平面向上 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 7．(14分)(2026·辽宁营口市期中)如图所示，两平行金属导轨弯折成水平、竖直两部分，水平导轨接有电动势E＝48 V、内阻r＝2 Ω的电源和电阻箱R，导轨间距L＝0.5 m。竖直导轨的左侧有一根与其接触良好、水平放置的金属棒ab，在金属棒所在空间加一竖直向上、磁感应强度大小B＝2 T的匀强磁场(图中仅画出了一根磁感线)。当电阻箱R的阻值调至R1＝18 Ω时，金属棒恰能静止于竖直导轨上。已知金属棒的质量m＝0.09 kg，金属棒及导轨的电阻不计，竖直导轨与金属棒间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (1)求金属棒受到的安培力大小F安。(4分) 答案：2.4 N 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (2)求竖直导轨与金属棒间的动摩擦因数μ。(4分) 解析：对金属棒受力分析，水平方向上有2FN＝F安 竖直方向上有2f＝mg 其中f＝μFN 解得μ＝0.375。 答案：0.375 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 (3)若仅将匀强磁场的方向逆时针转动直至与金属棒所在竖直平面成θ＝37°角(此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好)，同时调节电阻箱R的阻值，为确保金属棒仍能保持静止，求电阻箱R阻值的取值范围。(6分) 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 竖直方向上有F安′sin θ＋2f′＝mg 其中f′＝μFN′ 解得R2＝46 Ω 其中f″＝μFN″ 解得R3＝14 Ω 因此电阻箱R阻值的取值范围为14 Ω≤R≤46 Ω。 答案：14 Ω≤R≤46 Ω 4 5 6 7 2 3 1 分层训练 能力提升 磁场的磁感应强度大小B＝＝0.5 T，故D正确。 $